[发明专利]用于制造氮化镓晶片的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造氮化镓晶片的方法。

背景技术

作为具有将电能转换成光能特征的p-n结二极管的发光装置(LED)可通过混合周期表中的III族和IV族元素而形成。通过调节化合物半导体的组成比率可对LED实现多种颜色。

氮化物半导体由于高热稳定性和宽能带隙已在开发光学装置和高功率密度的电子装置中获得了极大地关注。尤其是使用氮化物半导体的蓝、绿和紫外光(UV)发光装置等已被商品化，且广泛使用。

根据典型技术，为了生长高质量的氮化物半导体，采用了使用图案化的非原位方法或使用氯化氢(HCl)气体的原位方法。

首先，通过图案化的非原位方法包括外延横向过生长(ELO)方法和悬空外延(PE)方法等。

例如在ELO方法中，在生长氮化镓(GaN)薄膜后，从反应器中取出在其上生长该GaN薄膜的晶片，然后放入沉积设备以在GaN薄膜上形成二氧化硅(SiO₂)薄膜。之后，从沉积设备中取出其上沉积有SiO₂薄膜的晶片，然后使用光刻技术形成SiO₂掩膜图案，且通过将该晶片放回反应器中形成GaN薄膜。

此外，PE方法还被称为无掩膜的ELO方法，且在PE方法中，在生长GaN后通过对衬底的干法蚀刻以在衬底上形成图案。如果在该形成图案的衬底上重新生长GaN，则GaN将不会生长在暴露的衬底上，而在GaN上的GaN生长将是主要的，从而可获得高质量的GaN薄膜。

但是在ELO的情况下，穿透位错(TD)扩展至没有掩膜图案的顶部，这还导致质量下降。此外，根据代表性技术的ELO和PE制造方法具有要经历上述的复杂工艺且处理时间还较长的缺点。

同时，在使用HCl气体以改善GaN晶片的结晶度的蚀刻方法中，通过蚀刻位错区域来形成具有倒金字塔形状的蚀刻坑，然后在原位进行在其上重新生长氮化物层的方法。但是，HCl对特定平面例如{0001}面具有较小的蚀刻效果，且因为蚀刻主要在位错分布的区域进行，因此HCl具有难以控制蚀刻形状和蚀刻密度的缺点。

发明内容

实施方式提供了可容易地控制蚀刻形状和蚀刻密度等的用于制造氮化镓(GaN)晶片的方法。

实施方式还提供了可改善结晶度的用于制造GaN晶片的方法。

在一个实施方式中，用于制造GaN晶片的方法包括：在衬底上形成蚀刻阻挡层；在所述蚀刻阻挡层上形成第一GaN层；使用硅烷气体蚀刻所述第一GaN层的一部分；在所述蚀刻的第一GaN层上形成第二GaN层；以及在所述第二GaN层上形成第三GaN层。

在另一实施方式中，用于制造GaN晶片的方法包括：在衬底上形成蚀刻阻挡层；在所述蚀刻阻挡层上形成第一GaN层；使用硅烷气体蚀刻所述第一GaN层的一部分以形成具有预定角度的凹部；以及在所述蚀刻的第一GaN层上形成第二GaN层。

在又一实施方式中，用于制造GaN晶片的方法，所述方法包括：在衬底上形成第一GaN层；使用硅烷气体蚀刻所述第一GaN层的一部分；在所述蚀刻的第一GaN层上形成第二GaN层以包括空隙(void)；以及在所述第二GaN层上形成第三GaN层。

在又一实施方式中，用于制造GaN晶片的方法包括：在衬底上形成第一GaN层；使用硅烷气体蚀刻所述第一GaN层的一部分；以及在所述蚀刻的第一GaN层上形成第二GaN层以包括金字塔形状的轮廓(profile)。

下面的附图和说明中将对一个或多个实施方式的细节进行陈述。其它特点从说明和附图、以及权利要求书中将是显而易见的。

通过根据实施方式的用于制造GaN晶片的方法，使用硅烷可进行原位蚀刻，同时通过调节蚀刻时间和混合气体(例如氢气(H₂)、硅烷等)的流速可容易地控制蚀刻形状和蚀刻密度等。

此外，根据实施方式，通过使用硅烷的蚀刻形成损伤层，且在损伤层上形成GaN层以包括空隙，从而能够改善结晶度。

此外，根据实施方式，通过使用硅烷气体的GaN层的垂直蚀刻方法，具有均匀性和高密度的空隙可容易地形成于GaN层中，且所述空隙在发光装置中实现时可提供亮度增强的效果。

此外，根据实施方式，由于可在GaN层的整个区域中均匀地形成空隙，因此利用空隙可容易地进行自分裂，从而可容易地制造厚膜GaN晶片。

此外，根据实施方式，使用硅烷在表面上形成金字塔形状，且通过再生长可改善结晶度。

附图说明

图1-3为用于氮化镓(GaN)晶片的制造方法的工艺截面图和根据第一实施方式的示例性照片；